Question

1．甲图为升降机电路的部分原理图，电源电压恒定为12V，R₀为定值电阻，电压表量程为0-3V，压敏电阻R₁的阻值与所受压力大小的关系如图乙所示．
（1）若在升降机底板上放置一个物块，静置时电压表示数为U₀，当升降机匀速下降时，电压表示数等于（填“大于”、“等于”或“小于”）U₀．
（2）压敏电阻不受压力时，电压表示数为2V，求定值电阻R₀的阻值和R₀的电功率．
（3）在电路正常工作时，求此压敏电阻能承受的最大压力．

Answer 1

分析 （1）应用平衡条件与串联电路特点、欧姆定律分析答题．
（2）由图乙所示图象求出压力为零时压敏电阻阻值，由串联电路特点求出定值电阻两端电压，由欧姆定律求出电路电流与定值电阻阻值．
（3）压力越大，压敏电阻电压值越小，电路电流越大，电压表示数越大，求出电压表示数最大时电路电流，然后应用串联电路特点与欧姆定律求出压敏电阻阻值，最后根据图乙所示图象求出压敏电阻所受压力．

解答 解：（1）升降机匀速下降，重物处于平衡状态，重物对压敏电阻的压力等于其重力保持不变，压敏电阻阻值保持不变，电路总电阻保持不变，电路电流保持不变，定值电阻两端电压不变，电压表所示不变，仍等于U₀．
（2）由图乙所示图象可知，压力为零时，压敏电阻阻值：R₁=200Ω，
压敏电阻两端电压：U₁=U-U₀=12V-2V=10V，
电路电流：I=$\frac{{U}_{1}}{{R}_{1}}$=$\frac{10V}{200Ω}$=0.05A，
定值电阻阻值：R₀=$\frac{{U}_{0}}{I}$=$\frac{2V}{0.05A}$=40Ω，
定值电阻R₀的电功率：P₀=U₀I=2V×0.05A=0.1W；
（3）压敏电阻所受压力最大，其阻值最小，电路电流最大，定值电阻两端电压最大，电压表量程为3V，则定值电阻两端最大电压为3V，
电路最大电流：I_最大=$\frac{{U}_{0最大}}{{R}_{0}}$=$\frac{3V}{40Ω}$=0.075A，
此时压敏电阻阻值：R₁′=$\frac{{{U}_{1}}^{′}}{{I}_{最大}}$=$\frac{U-{U}_{0最大}}{{I}_{最大}}$=$\frac{12V-3V}{0.075A}$=120Ω，
由图乙所示图象可知，压敏电阻阻值为120Ω时，其所受压力为2000N；
答：（1）等于；
（2）压敏电阻不受压力时，电压表示数为2V，定值电阻R₀的阻值为40Ω，电功率为0.1W；
（3）在电路正常工作时，此压敏电阻能承受的最大压力为2000N．

点评 本题考查了串联电路的特点和欧姆定律的应用，能从图象中得出有用的信息是关键．